以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)古老而又充滿活力的標(biāo)準(zhǔn)。自從1982年以太網(wǎng)協(xié)議被IEEE采納成為標(biāo)準(zhǔn)以后，已經(jīng)歷了20年的風(fēng)風(fēng)雨雨。在這20年中，以太網(wǎng)技術(shù)作為局域網(wǎng)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)勝了令牌總線、令牌環(huán)等技術(shù)，成為局域網(wǎng)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)技術(shù)當(dāng)前在局域網(wǎng)范圍市場(chǎng)占有率超過(guò)90％。

在這20年中，以太網(wǎng)由最初10Base5 10M粗纜總線發(fā)展為10Base2 10M細(xì)纜，其后是一個(gè)短暫的后退：1Base5的1兆以太網(wǎng)，隨后以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展成為大家熟悉的星形的雙絞線10BaseT。隨著對(duì)帶寬要求的提高以及器件能力的增強(qiáng)出現(xiàn)了快速以太網(wǎng)：五類線傳輸?shù)?00BaseTX、三類線傳輸?shù)?00BaseT4和光纖傳輸?shù)?00BaseFX。隨著帶寬的進(jìn)一步提高，千兆以太網(wǎng)接口粉墨登場(chǎng)：包括短波長(zhǎng)光傳輸1000Base-SX、長(zhǎng)波長(zhǎng)光傳輸1000Base-LX以及五類線傳輸1000BaseT。2002年7月18日IEEE通過(guò)了802.3ae：10Gbit/s以太網(wǎng)又稱萬(wàn)兆以太網(wǎng)。

在以太網(wǎng)技術(shù)中，100BaseT是一個(gè)里程碑，確立了以太網(wǎng)技術(shù)在桌面的統(tǒng)治地位。千兆以太網(wǎng)以及隨后出現(xiàn)的萬(wàn)兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是兩個(gè)比較重要的標(biāo)準(zhǔn)，以太網(wǎng)技術(shù)通過(guò)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)從桌面的局域網(wǎng)技術(shù)延伸到校園網(wǎng)以及城域網(wǎng)的匯聚和骨干。

推送數(shù)據(jù)

當(dāng)然，物理法則仍然存在：使用10GbE的管道，你可以推送的數(shù)據(jù)量大約是1GbE管道的10倍。但是，讓我們回過(guò)頭來(lái)，用現(xiàn)實(shí)的眼光來(lái)看一看這些數(shù)字。

在現(xiàn)實(shí)生活中，使用一個(gè)1Gbps的連接，你可以獲得110MBps的iSCSI吞吐量——在配置正確，負(fù)載均衡也完美無(wú)缺的情況下，這個(gè)數(shù)字可能會(huì)翻倍。在我見過(guò)的一些10GbE測(cè)試平臺(tái)上，單個(gè)連接的推送速度大約是1,150MBps。

這比1GBps要高一些。我承認(rèn)還有許多優(yōu)秀的案例，但是，我們中有多少人敢說(shuō)一個(gè)正常的應(yīng)用程序的確需要高速地遷移這么多的數(shù)據(jù)（或者只是提供遷移這么多數(shù)據(jù)的能力）呢？我敢打賭，就算在大型的企業(yè)，政府和學(xué)術(shù)界中，這樣的應(yīng)用程序也是寥寥無(wú)幾的。

一般來(lái)說(shuō)，你遇到的最常見的存儲(chǔ)問(wèn)題并不是對(duì)原始數(shù)據(jù)吞吐量的處理，而是對(duì)大量的，非常微小的，而且完全是隨機(jī)的I/O操作的處理。對(duì)于完整的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，這些類型的負(fù)載更加常見，對(duì)于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式磁盤來(lái)說(shuō)，這些負(fù)載是最難處理的。

這是因?yàn)榇牌D(zhuǎn)的速度和磁頭的定位速度都是有限的。最后，一個(gè)相對(duì)重量級(jí)的磁盤的IOPS（每秒I/O的次數(shù)）也許只能達(dá)到20,000 4KB IOPS，原始的吞吐量也許只能達(dá)到80MBps——一個(gè)1GbE連接已經(jīng)足夠用了。但是，由于磁盤延遲的限制，同樣的負(fù)載可能需要高于110 15K RPM的磁盤。對(duì)于這些類型的負(fù)載來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)的瓶頸通常是磁盤子系統(tǒng)本身，而不是存儲(chǔ)設(shè)備之間的互聯(lián)速度。

可以肯定的是，如果可以把當(dāng)前的磁盤全部替換成超高速的SSD，那么瓶頸又會(huì)變成存儲(chǔ)設(shè)備之間的互聯(lián)速度，甚至是服務(wù)器本身。但是現(xiàn)在，SSD那高昂的價(jià)格，以及相對(duì)較低的容量，導(dǎo)致它們很難引起的大家的注意（除了那些需要使用最高端的事務(wù)處理程序的人和那些預(yù)算十分充足的人）。如果你要把當(dāng)前的磁盤全部替換成超高速的SSD，那么10GbE的互聯(lián)速度才是必須的，因?yàn)橹挥羞@樣才能完全發(fā)揮出它的潛力。

否則，除了特定用途的應(yīng)用程序（例如：高碼率的視頻和圖像應(yīng)用程序）以外，在生產(chǎn)環(huán)境下，你很少能看到磁盤負(fù)載可以“吃掉”10GbE帶寬的情況。但是，有一個(gè)重要的領(lǐng)域需要特別說(shuō)明一下，那就是：備份。為了保護(hù)我們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的，堆積如山的數(shù)據(jù)，我們要不斷地進(jìn)行備份。

不像數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序，備份通常會(huì)持續(xù)不斷地遷移大量的數(shù)據(jù)——通常遷移到高性能的磁帶驅(qū)動(dòng)器，它們可以很輕松地承受高于1Gbps的連續(xù)吞吐量。如果你需要在一個(gè)夜間備份窗口中備份幾十個(gè)TB的數(shù)據(jù)，那么，并行地運(yùn)行大量的磁帶驅(qū)動(dòng)器也許是實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的唯一方法。如果你采取了這種方法，并且不考慮其他因素的話，那么只有10GbE的互聯(lián)速度才可以確保你的SAN能夠滿足你的備份設(shè)備的需要。

減少延遲

10GbE的以太網(wǎng)能提高性能的另外一個(gè)領(lǐng)域是延遲領(lǐng)域。但是，它們之間的差別也許并不想你想象的那樣明顯。除了一些磁盤問(wèn)題之外，還有兩個(gè)和延遲有關(guān)的問(wèn)題必須要考慮：傳輸和序列化。

傳輸是指數(shù)據(jù)通過(guò)特定介質(zhì)（光纖，銅線，等等）的速度。無(wú)論是實(shí)施10GbE的以太網(wǎng)還是1GbE的以太網(wǎng)，只要使用的介質(zhì)相同，那么絕對(duì)不會(huì)對(duì)傳播速度造成什么影響的——電子或光學(xué)信號(hào)從導(dǎo)線的一端傳送到導(dǎo)線另外一端的速度都是一樣的，這和你把多少數(shù)據(jù)放入了那個(gè)管道沒(méi)有什么關(guān)系。另一方面，序列化是指你把指定數(shù)量的數(shù)據(jù)放入那個(gè)管道的速度。在這方面，10GbE的以太網(wǎng)可以快10倍。

在延遲時(shí)間中，序列化時(shí)間只占很小的一部分。連接層的巨大延遲主要是由連接的每一端的接口和系統(tǒng)引入的。在一天快要結(jié)束的時(shí)候，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于一個(gè)特定的包來(lái)說(shuō)，它通過(guò)一個(gè)調(diào)整好的1GbE的連接的往返時(shí)間是135µs，而它通過(guò)一個(gè)10GbE的連接的往返時(shí)間只能下降到75µs——大多數(shù)其他的開銷都是來(lái)自于設(shè)備的兩端，而不是來(lái)自于連接本身。

雖然10GbE以太網(wǎng)的延遲時(shí)間比1GbE以太網(wǎng)的延遲時(shí)間要少，但是，一般來(lái)說(shuō)，這個(gè)差別并不會(huì)對(duì)存儲(chǔ)性能造成太大的影響——尤其是你使用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式磁盤的時(shí)候。當(dāng)你的存儲(chǔ)設(shè)備要花費(fèi)長(zhǎng)達(dá)100倍的時(shí)間來(lái)響應(yīng)的時(shí)候，減少60微秒的連接延遲時(shí)間并不會(huì)起到什么明顯的效果。如果你大量使用SSD的話，那么，相對(duì)于存儲(chǔ)的延遲時(shí)間來(lái)說(shuō)，這個(gè)連接延遲時(shí)間所占的比例會(huì)更大一些，也許在這種情況下，值得進(jìn)行這項(xiàng)額外的投資。

可管理性和聚合

10GbE以太網(wǎng)的亮點(diǎn)是容易管理。雖然通過(guò)多個(gè)1GbE的連接，使用現(xiàn)有的硬件和軟件也可以實(shí)現(xiàn)MPIO （Multi-Path IO），但是配置，監(jiān)控和管理起來(lái)都比較痛苦。甚至布線也成為了一種痛苦——一個(gè)1GbE的SAN，在兩個(gè)冗余控制器之間可能有8個(gè)或8個(gè)以上的1GbE連接，而且，一個(gè)1GbE的SAN通常會(huì)使用上限為4個(gè)控制器的主動(dòng)/被動(dòng)控制器架構(gòu)。

即使在存儲(chǔ)設(shè)備上你不選擇10GbE的以太網(wǎng)，你也應(yīng)該認(rèn)真地考慮一下在服務(wù)器端使用它——尤其是你處在虛擬化的環(huán)境下。一個(gè)支持iSCSI的虛擬主機(jī)主機(jī)，如果使用1GbE網(wǎng)絡(luò)的話，每次（也許是每?jī)纱危┻M(jìn)行主機(jī)管理，虛擬機(jī)通信，以及iSCSI訪問(wèn)至少會(huì)消耗掉6個(gè)1GbE的端口。你可以用一對(duì)冗余的10GbE接口替換掉那6個(gè)接口，這是很容易做到的，你可以通過(guò)這對(duì)接口來(lái)做任何事情，雖然你的端口消耗量和電纜數(shù)顯著地減少了，但是你的總體可用帶寬卻增加了。

此外，如果你使用“刀片”架構(gòu)的話，那么你可以通過(guò)使用智能的聚合網(wǎng)絡(luò)（converged networking）進(jìn)一步深化這個(gè)模型。HP為他們的C類“刀片”產(chǎn)品提供的Virtual Connect模塊就是一個(gè)很好的例子（當(dāng)然，這方面的例子不止這一個(gè)）。通過(guò)這個(gè)VC（Virtual Connect）模塊，你可以在“刀片”服務(wù)器內(nèi)置的10GbE接口上創(chuàng)建多個(gè)“Flex NIC”，它們每個(gè)都有自己的帶寬限制和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。一個(gè)完整的“刀片”框架也許只需要兩個(gè)或四個(gè)外部的10GbE連接就可以連接到你的物理交換網(wǎng)絡(luò)的其余部分了——令人難以置信的管理和成本優(yōu)勢(shì)。

不要沖動(dòng)，沖動(dòng)是“魔鬼”

概括起來(lái)，10GbE的IP存儲(chǔ)比1GbE的IP存儲(chǔ)更快，更容易管理，但是，它還是太貴了，并且，你可能根本就不需要它（但是如果你能得到它，那么你會(huì)喜歡它的）。

當(dāng)然，在接下來(lái)的幾年里，這些陳述也許會(huì)變得十分不合時(shí)宜，就像我在幾年之前（那時(shí)我的筆記本還沒(méi)有Gb級(jí)的接口）說(shuō)的話一樣：“除了核心的網(wǎng)絡(luò)骨干之外，沒(méi)有人會(huì)需要1GbE的網(wǎng)絡(luò)。”或者，再往前幾年，人們會(huì)說(shuō)：“除了核心的網(wǎng)絡(luò)骨干之外，沒(méi)有人會(huì)需要100Mbps的網(wǎng)絡(luò)。”或者，許多，許多年以前，人們會(huì)說(shuō)：“LocalTalk比較不錯(cuò)——以太網(wǎng)太貴了。”歡迎大家在評(píng)論中談?wù)勛约旱南敕ā?/p>

特點(diǎn)和部署建議

萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)提供更加豐富的帶寬和處理能力，能夠有效地節(jié)約用戶在鏈路上的投資，并保持以太網(wǎng)一貫的兼容性、簡(jiǎn)單易用和升級(jí)容易的特點(diǎn)。但是，我們也看到，由于萬(wàn)兆以太網(wǎng)尚處于發(fā)展初期，還存在著一些問(wèn)題和不足：首先，在價(jià)格方面，目前一個(gè)10GE端口的價(jià)格是GE端口的100倍左右，尤其是在帶寬得不到充分利用的情況下，會(huì)造成投資的極大浪費(fèi)；其次，萬(wàn)兆以太網(wǎng)繼承了以太網(wǎng)一貫的弱QoS特點(diǎn)，如何進(jìn)行有保障的區(qū)分業(yè)務(wù)承載的問(wèn)題仍然沒(méi)有解決，RPR、MPLS等特性的支持尚不成熟；再有，10GE要求設(shè)備具有強(qiáng)大的處理能力，而目前業(yè)界有些廠商推出的10GE端口并達(dá)不到真正的線速處理，帶寬優(yōu)勢(shì)大打折扣。

針對(duì)上述問(wèn)題以及目前網(wǎng)絡(luò)帶寬需求不太迫切的現(xiàn)狀，建議網(wǎng)絡(luò)建設(shè)側(cè)重業(yè)務(wù)和性價(jià)比，網(wǎng)絡(luò)核心仍采用2.5GPOS接口或GE Trunk方式，當(dāng)萬(wàn)兆以太網(wǎng)在技術(shù)和成本方面得到重大進(jìn)步之后，再平滑升級(jí)至萬(wàn)兆。